Автоматизированная система изучения тепловых режимов устройств ЭВС
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
проведенного эксперимента значения температур компонентов исследуемого блока ПЭВМ необходимо сопоставить с результатами теоретического расчета теплового режима данного блока, что и будет сделано в п. 6.3.
6.3 Теоретический расчет теплового режима системного блока ПЭВМ
Как было сказано п. 2, расчет теплового режима устройств ЭВМ заключается главным образом в определении по конструктивным данным тепловой модели температур нагретых зон (объем, в котором происходит рассеяние тепла) и поверхностей элементов. В ходе расчета определяют также температуру в других характерных зонах устройства (окружающего воздуха, корпуса и т.д.) и характеристики системы охлаждения.
При расчете тепловых режимов конструкций ЭВС реальную систему представляют в виде модели. Понятие тепловой модели было введено Г. Н. Дульневым [3]. Им же сформулировано основное требование, предъявляемое к тепловой модели: тепловая модель должна быть адекватна изучаемому явлению и реализуема математически.
Конструкция ЭВМ является системой многих тел с неравномерно распределенными источниками (элементами, выделяющими тепло) и стоками (- поглощающими) тепловой энергии. Ее температурное поле может иметь достаточно сложный характер, зависящий от распределения источников и стоков тепла, геометрии элементов конструкции и их теплофизических свойств. При построении тепловой модели упрощают рассматриваемые элементы конструкции и идеализируют протекающие в них тепловые процессы.
Один из способов упрощения - замена сложной по форме нагретой зоны элемента конструкции (например, субблока с разногабаритными комплектующими элементами, выделяющими неодинаковую тепловую энергию) прямоугольным параллелепипедом - эквивалентной нагретой зоной с одинаковой среднеповерхностной температурой и равномерно распределенным источником тепловой энергии. Такая замена выполняется на основании принципа усреднения [3].
В ряде случаев форму эквивалентной нагретой зоны определяют на сновании принципа местного влияния, который формулируется следующим образом: любое местное возмущение температурного поля является локальным и не распространяется на отдаленные участки поля. Принцип суперпозиции температурных полей также используют при исследовании температурных режимов устройств ЭВМ для упрощения анализа сложных условий теплообмена и построения тепловой модели исследуемого объекта.
Рассчитаем тепловой режим блока, для которого проводились экспериментальные исследования (п. 6.2).
В исследуемом блоке используется принудительное воздушное охлаждение, следовательно, расчет теплового режима необходимо осуществить по соответствующей методике, представленной ниже.
Исходными данными являются размеры блока Iб1, Iб2, Iб3 (плоскость Iб1x Iб2 ориентирована перпендикулярно направлению продува, размер Iб3 - вдоль направления продува), рассеиваемая блоком мощность Рб, максимальная температура на входе блока Твх, рассеиваемая компонентом мощность Рк, его поверхность Sк и расстояние в направлении продува воздуха от места поступления в блок до компонента lп. к. , расход воздуха Gв, эскиз блока (в Приложении).
При расчете теплового режима в следующем порядке определяют:
Средний перегрев воздуха в блоке:
; (6.3.1)
площадь поперечного сечения блока, перпендикулярного направлению продува воздуха:
Sп.c. = lб1*lб2 , (6.3.2)
Коэффициенты km1, km2, km3, km4 выбираются по графикам [2], поверхность нагретой зоны (НЗ) на основе эскиза, перегрев нагретой зоны:
; (6.3.3)
удельную мощность, рассеиваемую НЗ:
; (6.3.4)
удельную мощность, рассеиваемую компонентом:
; (6.3.5)
перегрев поверхности компонента:
; (6.3.6)
температуру воздуха на выходе из блока:
; (6.3.7)
перегрев окружающей компонент среды:
. (6.3.8)
Таким образом, учитывая технические характеристики исследуемого системного блока рассчитаем его тепловой режим по вышеприведенной методике.
Средний перегрев воздуха в блоке:
[0C];
площадь поперечного сечения блока, перпендикулярного направлению продува воздуха:
Sп.c. = 0,1150,488=0,0561 [м2];
перегрев нагретой зоны:
[0С];
удельную мощность, рассеиваемую НЗ:
;
удельную мощность, рассеиваемую компонентами:
;
;
;
;
;
;
;
;
;
;
;
;
перегрев поверхности компонента:
[0С];
[0С];
[0С];
[0С];
[0С];
[0С];
[0С];
[0С];
[0С];
[0С];
[0С];
[0С];
температуру воздуха на выходе из блока (примем Tвх=210С):
Твых=212,5+21=46 [0С]
значения перегревов окружающей компоненты среды приведены в таблице 6.3.1.
Таблица 6.3.1 - Рассчитанные значения перегревов окружающей компоненты среды
Рассчитываемый компонентТемпература перегрева среды, 0СИМС К555ИР110.54ИМС КР555РТ510.4ИМС К555ИЕ512.6ИМС КР531ЛА38.68ИМС КР556РТ514.61ИМС КР55ЛЕ111.66ИМС К555ИЕ711,21ИМС К555ЛА18,44ИМС К555ТМ89,78ИМС К555ИЕ1212,66ИМС К555ТМ211,96ИМС К555ИД213,07
6.4 Анализ полученных результатов
Сопоставив данные, полученные в результате выполненного теоретического расчета рассматриваемого блока ПЭВМ и экспериментально полученные значения температур тепловыделяющих компонентов, можно сделать вывод об их различии в среднем на 13 %. Таким образом, примен?/p>